Como Funciona Un Motor De Inducción Trifásica

I. INTRODUCCION.

Se llama máquina de inducción o asincrónica a una máquina de corriente alterna, en la cual la velocidad de rotación del rotor es menor que la del campo magnético del estator y depende de la carga. La máquina asincrónica tiene la propiedad de ser reversible, es decir, puede funcionar como motor y como generador.

El motor asincrónico tiene dos partes principales: estator y rotor. El estator es la parte fija de la máquina en cuyo interior hay ranuras donde se coloca el devanado trifásico que se alimenta con corriente alterna trifásica. La parte giratoria de la máquina se llama rotor y en sus ranuras también se coloca un devanado. El estator y el rotor se arman de chapas estampadas de acero electrotécnico.

II. OBJETIVOS.

Determinar las características de operación del motor de inducción trifásico, en la partida y bajo condiciones de carga.

Además esta experiencia sirve para aplicar los conocimientos enseñados en la cátedra. Utilizando las formulas, documentos y material a fin.

III. MARCO TEORICO

III.1. Máquinas de Inducción.

Se denomina con este nombre a la máquina cuya armadura o rotor no está conectada a fuente alguna de potencia, sino que la recibe por inducción del flujo creado por los arrollamientos dispuestos en el estator, el cual está alimentado por corrientes mono o polifásicas.

Cuando se excita una máquina de inducción con una corriente polifásica equilibrada se crea en el entrehierro un campo magnético rotativo que gira a velocidad sincronía:

Donde:

n : Velocidad síncrona

f : Frecuencia de la red

p : Número de polos

Cuando se habla de máquina de inducción, generalmente se está refiriendo al motor de inducción, pues el generador de inducción no tiene mucha aplicación.

Existen dos tipos de rotor, uno es el rotor bobinado y el otro es el rotor jaula de ardilla.

a) Rotor Bobinado.

El rotor bobinado está compuesto de un devanado polifásico similar al del estator y con el mismo número de polos que él. Los terminales del devanado del rotor se conectan a anillos rozantes aislados, montados sobre el eje, en los que se apoyan escobillas de carbón, de manera que dichos terminales resultan accesibles desde el exterior, según se aprecia en la Figura 1.

Fig. 1. Rotor bobinado.

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b) Rotor Jaula de Ardilla.

El rotor jaula de ardilla está formado por varillas conductoras alojadas en ranuras que existen en el hierro del propio rotor y cortocircuitadas en ambos extremos mediante dos anillos planos conductores dispuestos en cada lado del rotor, según se puede apreciar en la Figura 2.

Fig. 2. Rotor jaula de ardilla.

Supongamos que

n : rpm del rotor

ns : rpm del estator (velocidad síncrona, velocidad del campo rotatorio del estator)

El rotor se retrasa respecto al campo del estator en:

El deslizamiento se expresa por:

Es decir:

El movimiento relativo entre los conductores del rotor respecto al flujo, induce en ellos una tensión a una frecuencia s · f, llamada frecuencia de deslizamiento.

Cuando el rotor está girando en la misma dirección que el campo inductor, la frecuencia de las corrientes rotóricas es s · f.

El campo creado por estas corrientes rotóricas girará a la velocidad:

respecto al rotor, adelantándose.

La velocidad del campo del rotor será:

Es decir, ambos campos el del estator y el del rotor permanecen estacionarios uno respecto al otro creándose un torque constante.

III.2. El motor de inducción en reposo con rotor cerrado y bloqueado.

Cuando el rotor conduce corriente, hay dos fmm en la máquina y el flujo principal está determinado por la fmm resultante.

Las dos fmm son:

Donde:

kdp = kd · kp

m : número de fases

N : número de vueltas

p : número de polos

I1 , I2 : corrientes del primario y secundario

Suposiciones para referir al primario las cantidades secundarias.

1.- El rotor conserva el valor original de su fmm

I2' fluyendo en el devanado del estator, producirá la misma fmm que la producida por I2 fluyendo en el devanado del rotor.

2.- Los KVA del rotor conservan su valor original

m1 · E2' · I2' = m2 · E2 · I2

reemplazando I2' de la Ec. 7, se tiene

E2' = N1 · kdp1 · E2 ( 8 )

N2 · kdp2

3.- Las pérdidas I2R del rotor conservan su valor original

m1 · I2'2 · R2' = m2 · I22 · R2

sustituyendo I2', se tiene

R2' = m1 · N1 · kdp1 · 2 R2 ( 9 )

m2 · N2 · kdp2

4.- La energía magnética de los flujos de dispersión del rotor 1 · L1 · I2 , conserva su valor original. 2

m1 · 1 · L2' · I2'2 = m2 · 1 · L2 · I2 2

2 2

X2' = m1 · N1 · kdp1 · 2 X2 ( 10 )

m2 · N2 · kdp2

La fmm total que produce el flujo principal  está dada por dos fmm. Estas dos fmm producen la fmm resultante:

F1 - F2 = FR , entonces F1 = F2 + FR

0.9 · m1 · N1 · kdp1 · I1 - 0.9· m 2 · N2 · kdp2 · I2 = 0.9 · m1 · N1 · kdp1 · Im

p p p

Por la Ec. 7 se llega a:

I1 - I2' = Im

Las ecuaciones del estator son:

V1 = E1 + I1· R1 +jI1 · X1

Donde:

X1 = Reactancia de dispersión

R1 = Resistencia del estator

E1 = FEM inducida por el flujo principal en el devanado del estator.

Las ecuaciones del rotor (bloqueado) son :

E2' = I2' · R2' + j I2' · X2' ( 13 )

Donde:

E2' : FEM en el devanado del rotor referido al estator

R2' : Resistencia referida al estator

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